Pro-Engineer - Chương 4

Pro Engineer là một trong những chương trình CAD/CAM/CAE chuyên nghiệp trong lĩnh vực thiết kết các sản phẩm cơ khí, cơ điện tử đã được đưa vào giảng dạy, học tập và sản xuất trong nhiều năm qua trê

Chương 4 Tạo các feature kéo

4.1 Tạo lập mô hình dựa vào feature

Các mô hình Pro/Engineer là các mô hình tham số và được tạo lập từ các feature Một feature là một thành phần con của một chi tiết có các tham số, tham chiếu và biên dạng riêng của nó Các feature cơ bản để tạo lập các chi tiết thường được phát triển từ các biên dạng Các phép phát triển thường gặp như kéo, xoay hay quét Quá trình tạo lập một mô hình được thể hiện qua sơ đồ trên hình 4-1 Hình 4-2 mô tả một mô hình với các feature thành phần

biên dạng (profile 1)

feature 1 các thực

thể (entity)

phác thảo

các phép phát triển

các thực

thể (entity)

các feature không dùng profile

mô hình

các phép phát triển

biên dạng (profile k)

Hình 4-1 Qui trình tạo lập mô hình dựa vào các feature

Hình 4-2 Một mô hình với các feature thành phần

Các feature được phát triển từ các phác thảo gồm có các biên dạng phác thảo được kéo hay được cắt để hình thành khoảng trống dương hay âm Các tham số là các giá trị kích thước, các tham chiếu và các ràng buộc của riêng các feature hay của các feature với nhau Việc tạo lập mô hình tham số cho phép người dùng chỉnh sửa các tham số sau khi các feature đã được lập mô hình Đây là điểm khác biệt chính của việc lập mô hình tham số và mô hình dựa trên các phép toán tổ hợp

4.1.1 Quan hệ giữa các feature trong mô hình

Một mô hình tham số bao gồm các feature đã thiết lập các mối quan hệ Các feature

được tạo dựa vào các feature khác theo một cách giống như một cây gia phả và quan hệ của chúng trở thành quan hệ cha-con Tuy nhiên, không giống như cây phả hệ điển hình, một feature con có thể có nhiều feature cha

Mối quan hệ cha-con có thể được thiết lập giữa các feature một cách gián tiếp hoặc trực tiếp Các mối quan hệ gián tiếp là các mối quan hệ giữa các kích thước thông qua chức năng Relations Trong quan hệ này, một kích thước bị điều khiển bởi một hay nhiều kích thước khác Feature có kích thước điều khiển là feature cha của feature có kích thước bị điều khiển Các mối quan hệ trực tiếp được tạo khi một feature được dùng để cấu tạo một feature khác Ví dụ như một mặt phẳng của một feature được dùng làm mặt phẳng phác thảo cho một feature khác Feature mới sẽ trở thành con của feature được phác thảo trên đó

4.1.2 Các feature đầu tiên

Một mô hình Pro/Engineer gồm có các feature Việc xác định feature nào là feature đầu tiên hay feature cơ sở của một chi tiết sẽ là một quyết định quan trọng Các feature sau đây có thể được dùng làm feature cơ sở và phải được tạo lập trước khi có thể tạo lập bất kỳ feature nào khác của mô hình

• Mặt phẳng chuẩn (Datum plan)

Các mặt phẳng chuẩn là các feature đầu tiên được đề nghị cho một chi tiết mới Pro/Engineer cung cấp một chức năng để tạo một tập hợp các mặt phẳng chuẩn mặc định Các mặt phẳng chuẩn mặc định của Pro/Engineer là các mặt phẳng Đề các vuông góc nhau, bao gồm các mặt phẳng TOP (mặt phẳng XY), FRONT (mặt phẳng XZ) và RIGHT (mặt phẳng YZ)

• Phần kéo (Protrusion)

Chức năng Protrusion tạo một feature khoảng trống dương, nghĩa là nó có thể tạo được một feature cơ sở để từ đó có thể tạo các feature khác Các feature có thể là các feature được kéo, quay hay quét một biên dạng

• Một feature chèn từ ngoài vào (inserted feature)

Một feature hiện có đang được lưu có thể được chèn vào môi trường tạo lập mô hình để trở thành feature đầu tiên

4.1.3 Các bước tạo lập một feature có dùng biên dạng

• Bước 1 Chọn phương pháp tạo feature

Tuỳ thuộc vào hình dáng của feature mà sẽ có phương pháp tạo thích hợp Đối với feature đầu tiên của chi tiết, các công cụ tạo bị giới hạn

• Bước 2 Thiết lập mặt phẳng phác thảo

Một mặt phẳng dùng để phác thảo biên dạng phải được xác định Đồng thời các tham chiếu dùng để lên kích thước cho biên dạng cũng phải được xác định

• Bước 3 Phác thảo biên dạng của feature

Tiến hành phác thảo biên dạng đảm bảo mục đích thiết kế

• Bước 4 Phát triển biên dạng thành feature

Tuỳ thuộc vào phương pháp tạo biên dạng đã được chọn mà ở bước này người dùng phải xác định các thông số tương ứng để phát triển biên dạng thành feature

4.2 Các phần kéo và phần cắt

Các thủ tục để thực hiện một phần kéo (Protrusion) và phần cắt (Cut) trong

Pro/Engineer gần như hoàn toàn giống hệt nhau Điểm khác biệt chính giữa lệnh Protrusion và Cut là ở điểm một phần kéo là một feature khoảng trống dương, trong khi một phần cắt là một feature khoảng trống âm Các tuỳ chọn được trình bày sau đây là giống nhau cho cả 2 lệnh

4.2.1 Các phép phát triển biên dạng thành feature

• Extrude - phép kéo

Tuỳ chọn này phát triển một biên dạng dọc theo một quĩ đạo thẳng Người dùng tạo biên dạng trong môi trường phác thảo và sau đó cung cấp chiều sâu kéo Biên dạng sẽ được kéo theo phương vuông góc với mặt phẳng phác thảo với chiều sâu mà người dùng nhập vào

• Revolve - phép xoay

Tuỳ chọn Revolve xoay một biên dạng quanh một đường tâm Người dùng phác thảo một biên dạng của feature xoay và tạo một đường tâm để xoay quanh nó Sau đó góc xoay

được yêu cầu để xoay

• Sweep - phép quét

Tuỳ chọn Sweep quét một biên dạng dọc theo một quĩ đạo do người dùng phác thảo Người dùng phác thảo cả quĩ đạo và biên dạng

• Blend - phép phát triển hỗn hợp

Tuỳ chọn Blend nối hai hay nhiều biên dạng, quĩ đạo có thể thẳng hoặc xoay

Hình 4-3 Các phép tạo lập feature cơ bản

• Use Quilt - tạo feature từ các bề mặt

Tuỳ chọn này tạo feature từ các bề mặt (surface) và các đường bao của nó

• Advanced - các tuỳ chọn nâng cao

Bao gồm các tuỳ chọn phát triển feature nâng cao như VarSecSweep, SweptBlend, Helical Sweep,

4.2.2 Feature đặc và mỏng

Khi tạo một phần kéo hay phần cắt, Pro/Engineer cung cấp các tuỳ chọn để chọn feature

đặc (Solid) hay feature mỏng (Thin) Khi biên dạng được kéo dưới dạng một feature đặc,

feature tạo thành là một khối đặc Khi biên dạng được kéo dưới dạng một feature mỏng, các vách của biên dạng được kéo chỉ với bề dày tường được cung cấp bởi người dùng

Các feature mỏng có thể được sử dụng với tất cả các tuỳ chọn extrude, revolve, sweep hay blend của các lệnh Protrusion và Cut Các ví dụ về feature đặc và mỏng được chỉ ra ở hình 4-4

Hình 4-4 Các feature đặc và mỏng

4.2.3 Hướng kéo

Pro/Engineer luôn xác định một hướng kéo theo mặc định Khi phác thảo trên một mặt phẳng chuẩn, hướng kéo là hướng dương Khi phác thảo trên một bề mặt phẳng của một feature hiện có, một phần kéo sẽ được kéo ra xa khỏi feature trong khi một phần cắt sẽ được kéo hướng đến feature Người dùng có thể chấp nhận hoặc thay đổi hướng kéo mặc định do Pro/Engineer đề nghị

Hướng kéo cũng có thể phát triển về một phía (One Side) hoặc về cả hai phía (Both sides) tuỳ thuộc từng chức năng

4.2.4 Chiều sâu kéo

Sau khi biên dạng được hoàn thiện, chiều sâu kéo phải được xác định

Các tuỳ chọn sau cung cấp các cách để xác định chiều sâu kéo cho một

feature

• Blind - nhập khoảng cách kéo

• 2 Side Blind - nhập chiều sâu riêng biệt cho cả 2 phía kéo

• Thru Next - kéo đến khi gặp bề mặt đầu tiên của feature kế tiếp

• Thru All - kéo qua toàn bộ chi tiết Thường dùng để tạo các hốc, lỗ suốt

• Thru Until - kéo đến một bề mặt của một feature do người dùng xác định

• UpTo Pnt/Vtx - kéo đến một điểm chuẩn hay một đỉnh được chọn

• UpTo Curve - kéo đến một cạnh, trục hay đường cong chuẩn

• UpTo Surface - kéo đến một bề mặt được chọn

4.2.5 Biên dạng hở và kín

Các biên dạng kéo có thể được phác thảo theo dạng hở hay kín Ngoại trừ một feature cơ

sở, nhiều biên dạng để tạo một phần kéo hay phần cắt có thể là một biên dạng hở Các hướng dẫn sau đây giúp người dùng quyết định phác thảo một biên dạng kín hay hở

• Khi phác thảo một biên dạng được canh thẳng với các cạnh của một feature hiện có, chúng

ta thường không phải phác thảo phần canh thẳng (hình 4-5)

Hình 4-5 Canh thẳng một biên dạng với cạnh của một feature hiện có

• Việc canh thẳng phần phác thảo được yêu cầu với hình hiện có sẽ thường tạo ra một biên dạng hoàn hảo Nếu Pro/Engineer không chắc chắn mặt nào của biên dạng sẽ kéo hay cắt,

nó sẽ yêu cầu người dùng chọn lựa (hình 4-6)

Hình 4-6 Chọn một hướng kéo

• Các biên dạng của feature mỏng có thể có dạng hở hay kín Đối với các feature mỏng, các biên dạng có thể có dạng hở khi không được canh thẳng với feature hiện có

• Nhiều biên dạng kín có thể được đưa vào một bản phác thảo Khi một biên dạng nằm trong một biên dạng khác, biên dạng trong sẽ tạo ra một khảng trống âm (hình 4-7)

Hình 4-7 Tạo khoảng trống âm với các biên dạng lồng nhau

4.3 Tạo các feature kéo

Phép kéo (Extrude) là một trong các phép tạo mô hình phổ biến để tạo các feature kéo

và cắt Một phần kéo là một biên dạng được kéo dọc theo một đường thẳng Trình tự thực hiện phép kéo để tạo một phần kéo hay phần cắt là hoàn toàn giống nhau và theo các bước sau đây

• Bước 1 Xác định feature được tạo là phần kéo hay là phần cắt

Trong môi trường tạo lập chi tiết (menu Part), chọn menu Feature>>Creat>>Solid sau

đó chọn Protrusion để tạo lập một phần kéo hoặc chọn Cut để tạo lập một phần cắt

Xác định phép tạo mô hình là phép kéo bằng cách chọn Extrude trong menu SOLID OPTS

• Bước 2 Chọn dạng feature đặc hay mỏng

Chọn Solid cho dạng feature đặc hay chọn Thin cho dạng feature mỏng Sau đó chọn Done để tiếp tục bước tiếp theo

• Bước 3 Chọn hướng kéo

Một hộp thoại tiến trình thể hiện các bước tạo lập feature xuất hiện tại vị trí các menu của Pro/Engineer Phía dưới nó là các menu cho phép người dùng chọn lựa các chức năng tạo lập tiếp theo

Tuỳ chọn hướng kéo cung cấp hai lựa chọn, One side và Both sides Chọn One side để phát triển feature về một phía của mặt phẳng phác thảo trong khi Both sides sẽ phát triển feature cả về 2 phía của mặt phẳng phác thảo Sau đó chọn Done để tiếp tục

Ghi chú: Trong trường hợp tạo một feature

đầu tiên của một chi tiết và không sử dụng

các mặt phẳng chuẩn mặc định của

Pro/Engineer thì bước này sẽ bị bỏ qua Nếu

không có mặt phẳng phác thảo thì

Pro/Engineer giả định là phát triển theo một

hướng

Hình 4-8 Hộp thoại tiến trình

• Bước 4 Chọn mặt phẳng phác thảo

Ngoại trừ feature cơ sở của một chi tiết, các biên dạng của các feature khác phải được phác thảo trên một mặt phẳng Mặt phẳng phác thảo có thể là một bề mặt phẳng của feature hiện có hoặc một mặt phẳng chuẩn do người dùng xác định

Trong trường hợp tạo feature đầu tiên của chi tiết và trước đó không tạo lập các mặt phẳng chuẩn mặc định của Pro/Engineer thì bước này cũng được bỏ qua Việc sử dụng một

phần kéo (Protrusion) làm feature cơ sở là thời điểm duy nhất mà Pro/Engineer không yêu cầu

một mặt phẳng phác thảo

Chọn Setup New>>Plan>>Pick và chọn một mặt phẳng làm mặt phẳng phác thảo Chọn hướng kéo bằng cách chấp nhận hướng kéo theo chiều mũi tên chỉ ra (Okey) hay theo chiều ngược lại (Flip)

Chọn một mặt phẳng liên quan (Top, Botom, Left hoặc Right) và xác định nó

Chọn các tham chiếu (thường là 2), các tham chiếu có thể là các mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng phác thảo, các cạnh hay các đỉnh để lên kích thước và ràng buộc trong quá trình phác thảo tiếp theo

Chọn Done Sel để tiếp tục Nếu các tham chiếu là đầy đủ, khi đó Pro/Engineer sẽ

chuyển sang môi trường phác thảo

• Bước 5 Phác thảo biên dạng

Các bước để tiến hành phác thảo một biên dạng đầy đủ (chi tiết xem chương 3):

- Tạo lập các biên dạng sơ bộ

- Đặt các kích thước đúng theo mục đích thiết kế

- Gán các ràng buộc bổ xung

- Sửa đổi các giá trị kích thước theo đúng mục đích thiết kế

Sau khi một biên dạng đã được xác định đầy đủ, chọn Done để tiếp tục

• Bước 6 Nhập các thông số tạo lập feature

Thông số tạo lập đối với một feature kéo là chiều sâu kéo có nhiều cách để xác định một chiều sâu kéo như đã chỉ ra trong phần 4.2.4 Chọn lựa cách xác định chiều sâu kéo phù

hợp, chọn Done và nhập giá trị (nếu cần)

• Bước 7 Xem trước feature được tạo và hoàn chỉnh feature

Các bước tạo lập feature đã hoàn tất và chỉ còn lại hộp thoại tiến trình tại vị trí các menu Người dùng có thể thực hiện lại từ một bước nào đó trong hộp thoại tiến trình, có thể xem

trước feature (nút Preview) hoặc kết thúc việc tạo lập feature (nút OK)

4.4 Mặt phẳng chuẩn

4.4.1 Khái niệm

Các mặt phẳng chuẩn (Datum plan) có thể được sử dụng làm tham chiếu để cấu tạo các

feature Các mặt phẳng chuẩn cũng được coi là các feature, nhưng không được coi là dạng mô hình Khi một mặt phẳng chuẩn được tạo, chúng được hiển thị dạng dưới dạng một feature

trong cây mô hình Các mặt phẳng chuẩn được tạo và được sử dụng làm các mặt phẳng phác thảo khi mà không có các mặt phẳng phác thảo thích hợp từ các feature hiện có Như chỉ ra trên hình 4-9, một mặt phẳng chuẩn được tạo tiếp xúc với hình trụ để làm mặt phẳng phác thảo cho một feature kéo qua hình trụ

Hình 4-9 Mặt phẳng chuẩn tiếp xúc với hình trụ

4.4.2 Các phương pháp tạo mặt phẳng chuẩn

• Tạo các mặt phẳng chuẩn mặc định

Các mặt phẳng chuẩn mặc định của Pro/Engineer là các mặt phẳng Đề các vuông góc nhau, bao gồm các mặt phẳng TOP (mặt phẳng XY), FRONT (mặt phẳng XZ) và RIGHT (mặt phẳng YZ)

Tạo các mặt phẳng chuẩn mặc định:

- từ menu Part, chọn Feature>>Create>>Datum>>Plan>>Default

- các mặt phẳng chuẩn mặc định xuất hiện, với các tên bắt đầu bằng DTM

Khi đó trên màn hình sẽ xuất hiện ký hiệu tâm quay (Spin Center) với 3 râu:

- râu màu đỏ (red) chỉ phương +X

- râu màu xanh lá cây (green) chỉ phương +Y

- râu màu da trời (blue) chỉ phương +Z

• Phương pháp Through

Tạo một mặt phẳng chuẩn đi qua một đối tượng được chọn, có các tuỳ chọn con sau:

- Plane: mặt phẳng chuẩn đi qua một mặt phẳng bộ phận hiện có

- AxisEdgeCurv: mặt phẳng chuẩn đi qua một trục, cạnh hay đường cong

- Point/Vertex: mặt phẳng chuẩn đi qua một điểm hay một đỉnh

- Cylinder: mặt phẳng chuẩn đi qua trục của một hình trụ hay nón

• Phương pháp Normal

Tạo một mặt phẳng chuẩn vuông góc với đối tượng được chọn, có các tuỳ chọn con sau:

- Plane: mặt phẳng chuẩn vuông góc với một mặt phẳng bộ phận hiện có

- AxisEdgeCurv: mặt phẳng chuẩn vuông góc với một trục, cạnh hay đường cong

• Phương pháp Parallel

Tạo một mặt phẳng chuẩn song song với một mặt phẳng bộ phận hiện có

• Phương pháp Offset

Tạo một mặt phẳng chuẩn được dịch chuyển từ đối tượng chọn, có các tuỳ chọn con sau:

- Plane: dịch chuyển từ một mặt phẳng hiện có Sau đó xác định 1 điểm mà mặt phẳng

mới sẽ đi qua (tuỳ chọn Thru Point) hoặc nhập khoảng cách dịch chuyển (tuỳ chọn Enter Value)

- Coord Sys: dịch chuyển từ gốc tạo độ và pháp tuyến với một trục toạ độ đã chọn Một

hệ toạ độ phải hiện hữu trước khi sử dụng tuỳ chọn này

• Phương pháp Angle

Tạo một mặt phẳng chuẩn làm thành một góc với một mặt phẳng bộ phận hiện có

• Phương pháp Tangent

Tạo một mặt phẳng chuẩn tiếp tuyến với một mặt cong bộ phận hiện có

• Phương pháp BlendSection

Tạo một mặt phẳng chuẩn đi qua một biên dạng của một feature hiện có

4.5 Hiệu chỉnh một feature

Điểm khác biệt cơ bản giữa các mô hình tham số (như các mô hình Pro/Engineer) so với các mô hình dược tạo bằng các phép toán tổ hợp (boolean) là ở tính năng hiệu chỉnh của chúng Các feature được tạo trong Pro/Engineer bao gồm các tham số, như là kích thước, chiều sâu kéo và hướng kéo Các tham số này được thiết lập trong suốt quá trình tạo lập feature và

có thể được hiệu chỉnh sau đó Có nhiều cách để hiệu chỉnh một feature như là chỉnh sửa giá trị của các kích thước, tham số hay định nghĩa lại các feature

4.5.1 Chức năng Modify - chỉnh sửa

Chức năng Modify (Part>>Modify) cho phép chỉnh sửa các kích thước của một feature

Có rất nhiều tuỳ chọn cho phép hiệu chỉnh các thành phần của kích thước, từ giá trị cho đến cách thể hiện Trong phần này chúng ta quan tâm đến các tuỳ chọn hiệu chỉnh giá trị của kích thước

• Value

Tuỳ chọn này hiệu chỉnh giá trị của kích thước được chọn Trình tự thực hiện như sau:

- Từ menu Part>>Modify>>Value>>Pick chọn một feature hoặc một kích thước cần

hiệu chỉnh

- Nếu chọn feature, các kích thước của feature đó sẽ hiển thị Chọn kích thước cần hiệu chỉnh

- Nhập giá trị mới cho kích thước vào ô nhập

- Tiếp tục hiệu chỉnh các kích thước khác nếu cần

- Chọn Done để quay trở về menu Part, sau đó chọn Regenerate để tái tạo lại feature

theo kích thước mới

• Scale Model

Tuỳ chọn này thay đổi tất cả các kích thước không phải là kích thước

góc của mô hình hiện thời theo một tỷ lệ được người dùng nhập vào Các bước

tiến hành như sau:

- Từ menu Part>>Modify>>Scale Model

- Nhập giá trị tỷ lệ thay đổi vào ô nhập

- Xuất hiện một hộp thoại thông báo việc thay đổi, chọn Yes để chấp

nhận việc thay đổi hoặc No để huỷ bỏ Nếu chấp nhận, mô hình sẽ được thay

đổi theo giá trị người dùng nhập vào và được tự động tái tạo lại

- Chọn Done để quay trở về menu Part

4.5.2 Chức năng Redefine - định nghĩa lại

Các feature không chỉ có thể hiệu chỉnh lại kích thước bằng chức năng Modify mà còn

có thể định nghĩa lại bằng chức năng Redefine Với chức năng này, người dùng có thể định nghĩa lại feature từ giai đoạn xác định lại các thuộc tính của phép phát triển biên dạng thành feature hay một giai đoạn bất kỳ thông qua hộp thoại tiến trình Trình tự thực hiện như sau:

- Từ menu Part>>Feature>>Redefine, chọn feature cần định nghĩa lại

- Hộp thoại tiến trình tương ứng với feature được chọn xuất hiện (hình 4-8) Chọn nội

dung cần định nghĩa lại và kích chuột và nút "Define"

- Thực hiện lại các bước định nghĩa cho nội dung đó Sau khi thực hiện xong chọn Done

để trở về hộp thoại tiến trình

- Thực hiện việc định nghĩa lại cho các nội dung cần thiết khác

- Trong hộp thoại tiến trình, chọn Preview để xem sự thay đổi, chọn OK để chấp nhận

4.5.3 Hiệu chỉnh thông qua cây mô hình

Thực hiện sự hiệu chỉnh bằng các cách trên được tiến hành theo cách chọn chức năng rồi sau đó mới chọn feature cần hiệu chỉnh Một cách khác là hiệu chỉnh thông qua cây mô hình

- Kích và giữ nút chuột phải tại tên của feature cần hiệu chỉnh trong cửa sổ cây mô hình

- Giữ và rê chuột tới chức năng cần hiệu chỉnh trong menu context để gọi chức năng đó

- Tiến hành hiệu chỉnh theo trình tự của chức năng đã gọi

H ình 4-10 Cây mô hình và menu Contex t